师：同学们，大家好。今天我们一起学习人教版生物学必修2第五章第一节“基因突变和基因重组”。通过前面的学习，我们对基因是什么、基因在哪里、基因是如何起作用都有了基本的认识。基因在代代相传过程中，虽有严格机制使亲子代遗传信息保持一致，但也会出错发生变化，即产生变异。这些变异会对生物产生什么样的影响呢？我们来看第一节，把课本翻到80页，看到课前的问题探讨。
早在1987年，我国就利用返回式卫星将作物种子送到宇宙空间，利用太空中的特殊环境诱导基因发生突变，然后在地面选择优良品种进行培育，现已培育出一系列优质品种，如图中所示。请大家看到这段话，太空的特殊环境特殊在哪里，能诱导基因发生突变？什么是基因突变？为什么回到地面还要选择？也许大家现在还没有头绪，不要急，接下来我们将通过两个实例来学习相关知识，然后再来解答。
我们先来看第一个实例。20世纪初，一位美国黑人青年因发烧和肌肉酸痛到医院看病。医生检查发现他患的是当时人们还不知道的一种特殊贫血病——镰状细胞贫血，又叫做镰刀型细胞贫血症。我们知道，正常人的红细胞是中央微凹的圆饼状，主要作用是运输氧气和二氧化碳。而镰状细胞贫血患者的红细胞却是弯曲的镰刀状，这样的红细胞容易破裂，使人患溶血性贫血，严重时会导致死亡。
镰状细胞贫血形成的原因是什么呢？为什么患者的红细胞变成了弯曲的镰刀状呢？科学家经过长时间探索，直到20世纪中期，英格拉姆等人将正常人的血红蛋白和镰状细胞贫血患者的血红蛋白切割成多条肽段，一段一段地进行对比分析，发现只有一段肽链有一点小小的不同。这段有区别的肽链的氨基酸序列就是我们现在看到的这张图，请大家进行比较，图中氨基酸序列发生了什么变化呢？看一看。在这里，原来是第6位的谷氨酸被缬氨酸取代。基因通过控制蛋白质的合成来控制生物体的性状，所以蛋白质的改变是性状改变的直接原因。
现在我们知道了镰状细胞贫血的直接原因是蛋白质的氨基酸发生了替换，为什么会发生这种改变呢？既然蛋白质的合成受基因控制，那么蛋白质中氨基酸发生了改变，对应的基因是否也有改变呢？我们再来看下一幅图，这是镰状细胞贫血形成原因的图解，我们来补全这个图解。
从图中来看，谷氨酸的密码子第一个碱基是G，那与之互补配对的碱基是C，所以转录的模板链应该是图中所示DNA的第二条链CTC，转录出来的是GAG。右边中间的碱基空缺应该是发生了改变，那中间空出来的碱基对应该填啥呢？好，我们来查一查密码子表，看一看缬氨酸的密码子是什么？谷氨酸对应的是GAG，那缬氨酸与之对应的是GUG，所以在mRNA这一栏应该填上U。那DNA上与之对应的碱基对应该是TA碱基对。现在补全的图解，注意补全图解的时候我们是从氨基酸的密码子入手开始填，但是要注意的是DNA指导蛋白质的合成，所以我们来梳理一下正确的顺序。
首先是DNA分子的碱基对发生变化，导致转录出的mRNA发生改变，翻译出的氨基酸才会改变，蛋白质的结构变了，最终相应的性状改变。也就是说镰状细胞贫血的直接原因是某个位置的谷氨酸被缬氨酸所替换，而根本原因是指导血红蛋白合成的基因中发生了碱基对的替换。
那么我来问大家，如果一个基因中发生的不是碱基的替换，而是碱基的增添或者缺失，氨基酸序列是否也会改变？对应的性状是否也会发生改变？可以提示一下，回顾课本第四章第二节中谈到的两个例子。第一个是皱粒豌豆的形成机制，是由于编码淀粉分支酶的基因插入的DNA序列打乱，所以导致淀粉分支酶活性下降，淀粉合成受阻，淀粉含量低，豌豆由于失水而皱缩。基因中插入DNA序列，也就是基因中碱基对增添，性状有改变吗？有。第二个例子是囊性纤维化，囊性纤维化是由于CFTR基因中缺失3个碱基，导致CFTR蛋白结构异常，引起相应的症状。所以我们的结论应该是基因中碱基数发生了增添或缺失，同样有可能导致蛋白质结构的改变，从而引起性状的改变。注意，是可能，而不是一定。为什么呢？大家可以想一想，前面我们学习过密码子具有简并性，所以基因碱基变了，但是随之改变的密码子可能与原密码子决定的是同一种氨基酸，那么蛋白质的结构就不会发生改变，所以说是可能，而不是一定。
通过刚才的学习，我们可以来构建基因突变的概念。什么是基因突变？DNA分子中发生碱基对的替换、增添或缺失，从而引起基因碱基序列的改变，叫做基因突变。注意其结果是要引起基因碱基序列的改变。因为DNA分子中存在非基因片段，如果碱基的改变发生在DNA分子的非基因片段，则基因的碱基序列是没有改变的，也就不是基因突变。所以注意第一点，把握基因突变的实质就是基因结构的改变。
另外还要注意，前面我们学习过基因是什么？基因通常是有遗传效应的DNA片段，但是对于RNA病毒来说，基因是有遗传效应的RNA片段。所以提醒大家第二个注意点，RNA病毒没有DNA，但是也有基因突变。并且由于RNA通常是单链，相对于具有稳定双螺旋结构的DNA来说更容易发生突变。那请大家想一想，DNA什么时候容易发生突变呢？当DNA复制的时候，双螺旋解开，错误配对就会发生突变。
第三个注意点，基因突变主要发生在分裂间期，准确的说就是DNA复制期。知道了什么是基因突变，那基因突变能否遗传呢？讲到遗传，亲代通过生殖产生子代，突变的基因能否随着生殖传递给子代，那就要分两种情况。发生在生殖细胞，也就是配子中的突变将遵循遗传规律，遗传给子代；若发生在体细胞中，一般不能遗传，当然也有例外，有些植物的体细胞发生了基因突变，可以利用扦插、嫁接、植物组织培养等无性繁殖的方式遗传给后代。